کوی دانش - kooy

ارتقاء عملکرد کاتالیزور با قاب‌های نانویی و چندفلزی

ارتقاء عملکرد کاتالیزور با قاب‌های نانویی و چندفلزی
24 فروردین
16:30 1394
دانشمندان با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های پلاتین-نیکل و جامد، دسته‌ای بسیار فعال و بادوام از کاتالیزور‌های الکتریکی تولید کردند. این ماده جدید می‌تواند فعالیت کاتالیزوری را در جداسازی اکسیژن ارتقاء دهد. جداسازی اکسیژن برای سلول‌های سوختی و دیگر کاربرد‌های بالقوه، واکنشی ضروری است.

تصویر فوق: واکنش کاهش اکسیژن کاتالیزگر در سطح قاب‌های نانو پلاتین-نیکل با ساختار پوسته پلاتینی و چند لایه.

 

گروهی از دانشمندان سطحی بسیار فعال و بادوام از کاتالیزو‌های الکتریکی را با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های Pt-Ni و جامدِ دوفلزی به ساختار‌های قفس‌مانند و پرمنفذ یا قاب‌های نانویی تولید کردند. این ماده جدید به طور قابل توجهی می‌تواند فعالیت کاتالیزوری را در واکنش کاهش اکسیژن (تقسیم‌کردن ملکول اکسیژن به دو یون اکسیژن) ارتقاء دهد. این واکنش برای سلول‌های سوختی و دیگر عملکرد‌های الکتریکی-شیمیایی ضروری است. این رویکرد برای سنتز کردن مواد، پیشرفت قابل توجهی در جهت تحقق کاتالیزورهای الکتریکی با خواص کاتالیزوری برتر و هزینه‌های کمتر محسوب می‌شود. ساختار بازِ قاب‌های نانویی، برخی از معیار‌های اصلی طراحی برای کاتالیزورهای الکتریکی پیشرفته و در مقیاس نانو را مد نظر قرار می‌دهد. کاتالیزورهای الکتریکی پیشرفته و در مقیاس نانو به معنای داشتن نسبت سطح به حجم بالا، دسترسی سطحی سه بعدی به واکنش‌کننده و استفاده از فلز گرانبها و مطلوب است. دانشمندان نسبت به کاربرد آسان این رویکرد در دیگر کاتالیزور‌های چندفلزی و کاهش هزینه‌های بالقوه در تولید مواد کاتالیزوری خوش‌بین هستند. کنترل ساختار در سطح اتمی می‌تواند به شکلی دقیق و مؤثر، خواص کاتالیزوری مواد را تنظیم کند و فعالیت و دوام آنها افزایش می‌دهد. دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و دانشگاه ویسکانسین با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های دوفلزی و Pt-Ni به ساختار‌های قفس‌مانند و پرمنفذ یا قاب‌های نانویی به سنتز دسته‌ای بسیار فعال و بادوام از کاتالیزو‌های الکتریکی پرداختند. این ماده با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های دوفلزی پلاتین-نیکل (Pt-Ni) به ساختار‌های قفس‌مانند با ساختار پوسته‌ای Pt که به صورت خودکار مونتاژ می‌شود روی سطوح داخلی و خارجی مورد سنتز قرار گرفت.

در دمای ملایم، مواد اولیه یعنی نانوذرات بلوری PtNi3 به قاب‌های نانو Pt3Ni با سطوحی دارای دسترسی ملکولی سه بعدی تغییر شکل دادند. لبه‌های سرشار از پلاتین در نانوذرات PtNi3 اولیه در قاب‌های نانو Pt3Ni نهایی باقی می‌مانند. هم سطح داخلی و هم خارجی در این ساختار قاب‌شکل و باز، ترکیبی از ساختار پوسته‌ای سرشار از پلاتین است که ارتقاء در فعالیت واکنش کاهش اکسیژن را نشان می‌دهد. زمان قرار گرفتن در معرض شرایط واکنشی، کاتالیزو‌های قاب‌های نانو Pt3Ni توانسته‌اند در مقایسه با کاتالیزو‌های Pt  و بسیار پیشرفته‌ی دارای کربن (Pt/C)،  فعالیت جرمی (mass) را بیش از ۳۶ برابر و فعالیت خاص را تا ۲۲ برابر در دو فعالیت کاتالیزوری ارتقاء دهند. این امر، پیشرفت قابل توجهی در جهت ایجاد کاتالیزور‌های الکتریکی مؤثرتر به منظور واکنش‌های جداسازی‌ آب و سلول‌های سوختی محسوب می‌شود. این ساختار‌های کاتالیزور‌های الکتریکی در واکنش تکامل هیدروژن (HER) مورد استفاده قرار گرفته‌اند. واکنش تکامل هیدروژن در الکترولیزگر‌های آب قلیایی که هیدروژن را با جداسازی آب تولید می‌کند، یک واکنش کاتدیِ ضروری محسوب می‌شود. فعالیت HER برای سطح قاب‌های نانو با پوسته پلاتینی و Pt3Ni کریستالی با تقریباً یک قدر نسبت Pt/C ارتقاء یافته است. استفاده از تکامل ساختاری و خود‌به‌خودی در نانوذرات‌ دوفلزی از چندوجهی جامد به قاب‌های نانو توخالی با ساختار، ترکیب سطح و اندازه کنترل‌شده باید به آسانی در دیگر کاتالیزور‌های چندفلزی قابل اجرا باشد

درباره نویسنده

زهرا رضی یی

زهرا رضی یی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اپل iOS 8.2 را با پشتیبانی از Apple Watch عرضه کرد

اپل iOS 8.2 را با پشتیبانی از Apple Watch عرضه کرد

امروز در مراسم بهاره اپل، آن ها چندین خبر را اعلام کردند. کوچکترین و مهمترین آن ها عرضه بروز رسانی iOS 8.2 بود. هدف اصلی iOS 8.2 اضافه کردن پشتیبانی از Apple Watch بود تا در هنگام عرضه آن در ماه بعد دستگاه ها آمده باشند. این بروزرسانی شامل اپلیکیشن جدید Apple Watch و تغییرات زیادی دیگری برای آماده سازی دیگر دستگاه برای خوش آمد گویی به Apple Watch است.

مطالعه متن کامل
تمرینات ورزشی در بهبود وضعیت بیماران مبتلا به بیماری کبد چرب غیرالکلی موثر هستند

تمرینات ورزشی در بهبود وضعیت بیماران مبتلا به بیماری کبد چرب غیرالکلی موثر هستند

بیماری کبد چرب غیرالکلی یا NAFLD شایع ترین عامل بیماری مزمن کبدی در دنیای غرب است. مطالعه جدیدی نشان می دهد که تمرینات ورزشی صرف نظر از تعداد دفعات و شدت آن، می تواند به افراد چاق یا دارای اضافه وزن مبتلا به NAFLD کمک کند. در این تصویر اثرات میزان تمرینات ایروبیک را روی چربی داخلی و چاقی احشایی ملاحظه می کنید.

مطالعه متن کامل
خارج شدن لاک پشت های سبز دریایی از فهرست در معرض تهدید

خارج شدن لاک پشت های سبز دریایی از فهرست در معرض تهدید

ده ها سال تلاش طرفداران حفاظت از محیط زیست برای لاک پشت های سبز دریایی در فلوریدا و مکزیک بالاخره به ثمر نشست. اواخر دهه 1970 جمعیت این لاک پشت ها به علت برداشت سنگین تجاری که از تخم ها و گوشت این جانداران صورت می گرفت با تهدید انقراض روبرو شده بود، اما برنامه های حفاظتی به افزایش گسترده هزاران عددی این لاک پشت ها منجر شده است.

مطالعه متن کامل
نانوساختارهای عاج دندان: پدیده  ای"فوق طبیعی"

نانوساختارهای عاج دندان: پدیده ای"فوق طبیعی"

عاج دندان یکی از مواد بیولوژیکی بسیار بادوام در بدن انسان است. محققان Charité -- Universitätsmedizin برلین توانستند نشان بدهند که دلیل این موضوع به نانوساختارها و مخصوصاً به تعامل بین ترکیبات ارکانیگ و غیرارگانیک آن باز می گردد. اندازه گیری هایی که در BESSYII، منبع تشعشع سینکترون هلم هولتز-زنتروم برلین انجام داده شد، حاکی از آنست که کوپلینک مکانیکی بین فیبرهای پروتئین کلاژن و نانوساختارهای معدنی باعث می شود تا عاج دندان قادر به مقاومت در برابر نیروهای فوق العاده باشد. نتایج این تحقیق به تازگی در ژورنال Chemistry of Materials منتشر شده است.

مطالعه متن کامل
واکاتی Wakati میوه و سبزیجات را بدون نیاز به یخچال برای مدت طولانی تری سالم و تازه نگه می دارد.

واکاتی Wakati میوه و سبزیجات را بدون نیاز به یخچال برای مدت طولانی تری سالم و تازه نگه می دارد.

در کشورهای در حال پیشرفت کشاورزان میزان زیادی از محصول خود را و در نتیجه میزان زیادی از در آمد خود را به دلیل فاسد شدن آن ها پس از برداشت از دست می دهند. وسیله ای جدید سعی دارد با افزایش مدت انبار کردن با این مشکل مقابله کند. واکاتی محصولات غذایی را در محیطی کاملا استریل نگه می دارد.

مطالعه متن کامل